氣候變化“綠了”那片海全球56%海洋表面發(fā)生顯著變化

文章來源:中國科學報徐銳2023-07-14 16:25

人們在形容地球家園時，總喜歡說它是一顆美麗的藍色星球。這是因為從太空看去，海洋占總面積七成的地球就是一顆藍色的“水球”。

但在未來，“藍球”也許就要變“綠球”了，因為研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著氣候變暖，過去20年間，全球一半以上的海洋變得更綠了。

這項7月12日發(fā)表于《自然》的研究令科學家感到驚訝，因為他們此前覺得還得收集更多年的數(shù)據(jù)才能從海洋的顏色中窺見氣候變化的跡象。

“我們正在以前所未有的方式影響著生態(tài)系統(tǒng)。”論文主要作者、英國國家海洋研究中心海洋和氣候科學家B.B.Cael說。

海洋的顏色會因多種因素而改變，比如營養(yǎng)物質(zhì)從海洋深處大量涌出，使浮游植物爆發(fā)式增長，而后者則含有綠色色素葉綠素。

科學家可以通過研究海洋表面反射光波長估計葉綠素的量，從而了解海洋中存在多少浮游植物。

理論上講，浮游植物的生產(chǎn)力會隨海水變暖而變化。但地表水中葉綠素含量每年都有顯著變化，很難將氣候變化與巨大的自然波動引發(fā)的變化區(qū)分開來。因此，科學家認為可能需要長達40年的觀測才能發(fā)現(xiàn)任何可能的趨勢。

此外，隨著時間的推移，許多衛(wèi)星都測量了海洋的顏色，但每顆衛(wèi)星的測量方式略有不同，因此無法整合數(shù)據(jù)。

在這項研究中，Cael團隊決定分析美國宇航局（NASA）Aqua衛(wèi)星MODIS傳感器的數(shù)據(jù)。Aqua衛(wèi)星于2002年發(fā)射，目前仍在繞地球運行。

研究團隊分析了來自海洋的7種不同波長的光的變化趨勢數(shù)據(jù)，而沒有選擇單一波長的光。通過分析20年來的MODIS數(shù)據(jù)，他們可以觀察到海洋顏色的長期變化。

研究人員發(fā)現(xiàn)，56%的海洋表面發(fā)生了顯著變化，主要集中在南緯40°至北緯40°之間的海域。這些熱帶和亞熱帶水域沒有經(jīng)歷極端的季節(jié)變化，因此全年的海洋顏色變化通常不大，但正因如此，微小的長期變化在那里更為明顯。海洋顏色變化的強度取決于測量的光的波長。總的來說，隨著時間推移，海水變得越來越綠。

為了了解這些變化是否與氣候變化有關(guān)，研究人員將觀測結(jié)果與模擬海洋生態(tài)系統(tǒng)如何應(yīng)對大氣中不斷增加的溫室氣體水平的模型進行了比較，發(fā)現(xiàn)二者的變化結(jié)果相匹配。

那么，到底是什么讓海洋變得更綠呢？Cael認為，變綠可能不是海面溫度升高帶來的直接影響，因為觀察到的顏色變化區(qū)域與溫度普遍升高的區(qū)域不匹配。

研究團隊認為，一種可能性是，這種顏色轉(zhuǎn)變與營養(yǎng)物質(zhì)在海洋中的分布方式有關(guān)。隨著表層海水變暖，分層更加明顯，營養(yǎng)物質(zhì)更難上升到表面。當營養(yǎng)物質(zhì)較少時，較小的浮游植物更容易生存下來。這種營養(yǎng)水平變化導致的生態(tài)系統(tǒng)變化，最終反映在海水整體顏色的變化上。

這一發(fā)現(xiàn)使人們更加期待NASA將于2024年1月發(fā)射的“浮游生物、氣溶膠、云、海洋生態(tài)系統(tǒng)”（PACE）衛(wèi)星。該衛(wèi)星的觀測重點是氣候變化對海洋健康的影響，它將以比以往任何衛(wèi)星都多的波長觀測海洋顏色。

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